由于海洋风能资源丰富,风电技术的日益成熟,海上风电是最具备大规模开发潜力和商业利用价值的可再生能源。海上风机一体化运输安装船是能够一次性运输4台6MW风机整体的船舶,在船上设有风机整体起吊装置,可实现风机的整体安装。它与传统的安装方式相比,可同时运输多台整体式风机,也可实现风机的整体安装,工序简单,无需其它配套船舶,海上作业范围广,减少了海上风电场的作业时间,大大提高了工作效率。由于6MW风机的尺寸大型化,因此在对风机进行整体运输及起吊作业时,必需要设计一种既能固定风机整体又能对风机进行整体起吊的大型桁架结构及起重装置,而桁架的大型化必然导致船舶重心高度增加,使船舶的稳性降低。因此本文的难点是在风机作业桁架满足风机起吊高度和起重能力要求时,使船舶的重心降低、稳性提高,同时也使桁架重量最轻。本文对海上风机一体化运输安装船起吊装置进行研究的主要内容及结论如下:(1)本文根据对风机一体化安装的特殊要求,设计了能够进行海上风机整体运输和起吊的操作方案;完成了海上风机起重装置的总体方案设计,给出了起重机构的基本参数;并设计了起重装置中的起升机构和小车运行机构,对海上风机的起升机构和小车的运行机构的主要零部件进行了计算和选型。(2)根据小车运行机构中零部件的计算和选型,设计了海上风机侧挂起重小车架结构;根据海上风机的作业要求,计算了侧挂起重小车架的载荷;建立了风机侧挂起重小车架的有限元模型,对侧挂起重小车架的满载起升和小车的满载运行起、制动两种工况进行力学分析,得出小车架结构的整体受力情况和位移情况;根据分析后的结果,对小车架结构进行改进,使小车架结构在满足强度和刚度的前提下,其重量比原来减轻45.6%。(3)通过对海上风机的运输和起重状态进行分析,设计了能够固定风机和起吊风机的海上风机作业桁架;计算了海上风机作业桁架的载荷,同时建立了作业桁架的有限元模型,通过对作业桁架进行15种工况的受力分析,得出了作业桁架在不同工况下最大应力和最大位移,其结果表明海上风机整体作业桁架的最大应力小于材料的许用应力,桁架的强度满足要求。同时根据作业桁架的计算结果,给出了风机起重装置在进行海上作业时的一些使用建议。(4)最后利用ANSYS软件的优化功能,对海上风机作业桁架结构进行尺寸优化计算,得到了作业桁架结构尺寸的最优化方案。并对优化后的作业桁架的强度和刚度进行了重新计算,分析结果表明作业桁架在保证强度和刚度的前提下,其重量比原来减轻8%。从而使得作业桁架的总重量得到了减轻,降低了制造成本,同时也提高了安装船的稳性,得到了比较满意的结果。